کشف جدید ذرات پنتاکوارک پس از ۵۰ سال

 

کشف جدید ذرات پنتاکوارک پس از ۵۰ سال

جست و جو بعد از نیم قرن به پایان رسید. دانشمندان در بزرگ ترین مرکز شتاب دهنده ی ذرات اتمی(LHC)، به نتایجی دست یافتند که وجود ذره ی پنتاکوارک را اثبات می کند که حدود ۵۰ سال پیش ادعا شده بود که چنین ذره ایی وجود دارد

 

گای ویلکینسون سخن گوی این گروه آزمایشی می گوید: « پنتاکوارک فقط یک ذره ی ساده ی جدید نیست.»

این نمایانگر توده ای از کوارک ها است که در واقع میشود آن را به عنوان جز اصلی سازنده ی پروتون ها و نوترون ها دانست، به صورت الگویی که در تحقیقات ۵۰ سال اخیر مشاهده نمی شد. مطالعه ویژگی های این ذره به ما این امکان را می هد که بتوانیم در باره ی رفتار پروتون ها و نوترون ها که سازنده ی اصلی همه موجودات هستند درک بهتری داشته باشیم.

این کشف جدید تصوری که از قدیم در مورد ذرات بوده را معتبر می کند. در سال ۱۹۶۴ میلادی فیزیکدانی به نام موری گلمن این ادعا را داشت که گروهی از ریز ذرات معروف به baryons که پروتون ها و نوترون ها را در بر داشتند، از۳  ذرات ریز اتمی ملقب به کوارک ها تشکیل شده اند. در ادامه این تئوری، گروه دیگری از ریز ذرات  به اسم mesons مطرح شدند که از کوارک ها و  مکمل آن ها به اسم ضد کوارک ها تشکیل شده اند.

این تئوری با نتایجی که از آزمایشات به دست آمد، طولی نکشید که معتبر شناخته شد و سر انجام دستاورد های گلمن به جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۶۹ منتهی شد. ولی محققان با تحقیق و بررسی روی آزمایشات گلمن به این نتیجه رسیدند که ذرات بیگانه دیگری وجود دارند، همانند پنتاکوارک ها که از گروه چهارتایی کوارک ها و ضد کوارک ها تشکیل شده اند. دانشمندان در دهه اخیر نشانه هایی از پنتاکوارک ها را در نتایج آزمایشات مشاهده می کردند که در آخر به دست آوردهای اشتباه منجر می شد.

در مطالعات کنونی، ویلکینسون و همکارانش آزمایش های خود را روی ذرات زوال یافته اتم ها با استفاده از مرکز LHC انجام می دادند؛ این شتاب دهنده در حدود ۲۷ کیلومتر  به شکل حلقوی زیر شهر ژنو سوییس قرار دارد.

(عکس هوایی از محدوده تقریبی این مرکز شتاب دهنده غول آسا در سوئیس)

 

این گروه بررسی های خود را برروی چگونگی تبدیل baryon خاص منتسب به Lambda B، به ۳ ریز ذره ی دیگر؛ یک پروتون، J-Psi و یک  kaon شارژ شده انجام دادند. با تجزیه و تحلیل این تصادم و برخورد های اتمی ، محققان متوجه شدند که قبل از تبدیل اینbaryon خاص به ۳ زیر ذره دیگر، به ذرات در میانه ی دیگری، تبدیل می شوند.

توماس اسکوارنیکی فیزیکدان دانشگاه Syracuse نیویورک می گوید :« ما همه ی احتمالات این  سیگنال ها را بررسی کردیم و جز وجود پنتاکوارک ها دلیلی بر وجود چیز دیگری نمی بینیم.» شلدون استون فیزیکدان دیگری از این دانشگاه به بیان خود می گوید:«مدارک جدید وجود پنتاکوارک ها بسیار محکم تر از نشانه های قبلی وجود آن ها است زیرا در آزمایشات انجام شده این مرکز، ردیابی خاصی استفاده شده که ریز ذرات نهایی را بعد از برخورد مشخص می کند». با استناد به اطلاعات بزرگترین مرکز شتاب دهنده دنیا، گروه تحقیقاتی به این نتیجه رسیدند که این ذرات حد واسط پنتاکوارک ها، از دو کوارک بالا، یک کوارک پایین، یک کوارک فریبنده و یک کوارک ضد فریبنده تشکیل شده اند.( کوارک ها به شش شکل پدیدار می شوند : بالا، پایین،اوج، قعر ، عجیب و فریبنده.)

این کشف نه تنها دریچه های جدیدی برای دنیای علم باز می کند بلکه سوال های تازه ای به ذهن ما وا می دارد. برای مثال  هنوز معلوم نیست چگونه پنتاکوارک ها بهم چسبیده اند. بعضی ازنظریه ها این پیشنهاد را دارند که توده های پنتاکوارک ها به صورت قوی با هم پیوند دارند در حالی که بعضی دیگر بر این باورند پیوند ها به صورت خیلی سست وجود دارد.